一种以铝片为基底的多功能超滑移表面及其制备方法

本发明涉及可调控液滴润湿性表面，具体涉及一种以铝片为基底的多功能超滑移表面及其制备方法。

背景技术：

1、随着对超疏水表面一些缺点的发现，例如只排斥具有高表面张力的液体、寿命不足、低透明性和成本高等，超滑移表面逐渐引起了人们的关注。超滑移表面具有低表面能、低粘附强度和高液滴迁移率，即使是表面张力较低的液体也能在表面上快速滑动，具有优异的耐腐蚀性、抗结冰、防污和雾水收集性能。然而，传统的超滑移表面制备需要复杂的纳米孔或纳米线的制备工艺、使用含氟的改性剂以及传统的硅油注入，这在雾水收集时会导致硅油被雾滴带走而造成水源污染。因此，寻找一种简单、绿色环保的超滑移表面制备方法仍然是一个重大挑战。

技术实现思路

1、本发明提供了一种以铝片为基底的多功能超滑移表面及其制备方法，采用水热法制备了超亲水表面，通过在铝片表面生成亲水性伪勃姆石(纳米花结构)来增加表面粗糙度。利用附着硅油薄膜的方法制备了超疏水表面，并在其上涂覆油凝胶，使其成为多功能超滑移表面。制备出的超滑移表面具有多功能性，表现出优异的滑动性能，并在雾水收集、抗结冰和防污等方面展现出一定的效果。本专利实现了多功能超滑移表面的简单、绿色环保制备，其制备方法有利于大规模的推广。

2、本发明解决上述技术问题的方案如下：一种以铝片为基底的多功能超滑移表面，所述多功能超滑移表面为铝片为基底，由内至外依次有内层的超疏水内层和外层的多功能超滑移表层，其中，所述铝片表面间隔设置有凹槽，且铝片表面还生成有与纳米花结构；所述铝片基底为铝片。

3、硅油分子具有疏水性，能够有效降低表面的表面张力；硅油附着在纳米花结构表面后会形成硅油薄膜，可以降低表面自由能，从而使得铝片表面由超亲水转换为超疏水。并且使用硅油可以避免使用常见的含氟改性剂，利用更加绿色环保的方法获得超疏水表面，并且达到优异的超疏水性。石蜡与硅油利用相似相溶的原理混合，既可以获得优异的滑动角，又可以获得固体润滑剂，避免液体润滑剂容易损失的缺陷。

4、优选的，所述凹槽的深度为60-70um，宽度为90-100um，长度为为90-100um；相邻凹槽之间的间距为130-140um。

5、优选的，所述多功能超滑移表层的原材料是由石蜡与二甲基硅油组合形成油凝胶，且二甲基硅油与石蜡的质量比为6-12:1，二甲基硅油的粘度为100mpa.s。

6、优选的，二甲基硅油与石蜡的质量比为8:1。

7、如上所述的以铝片为基底的多功能超滑移表面的制备步骤，包括以下步骤：

8、1)超亲水铝片的制备：在铝片表面光刻多个等间距的凹槽，再用乙醇、丙酮和去离子水对激光样品进行超声清洗15分钟，清洗后的样品进行自然干燥；再将铝片放入沸水浴中，经过15分钟，与沸水反应生成羟基氧化铝，形成纳米花结构，铝片表面形成超亲水表面；

9、2)超疏水铝片的制备：在完成步骤1)的超亲水铝片表面涂刷一层二甲基硅油，经过清洗、干燥后，铝片表面形成二甲基硅油薄膜，获得超疏水表面；

10、3)多功能超滑移表面的制备：将步骤2)制得的超疏水铝片于恒温条件下浸入液态的油凝胶中，确保完全覆盖，除去空气；最后将铝片捞出，移出并垂直放置在烧杯中，以利于任何过量油凝胶的排出，即在铝片上形成多功能超滑移表面。

11、优选的，所述步骤2)具体包括：在完成步骤1)的超亲水铝片表面涂刷一层二甲基硅油，放入鼓风干燥箱中，设置180-200摄氏度10-15分钟(升温有利于二甲基硅油扩散和排列)，接着将取出的铝片置于异丙醇中超声清洗20分钟，清洗后，自然干燥，即在铝片表面形成二甲基硅油薄膜，获得超疏水表面。

12、优选的，所述油凝胶的制备方法包括：将一定质量比的石蜡与二甲基硅油放入容器中，再将容器放入加热至60-70℃的油浴锅中，通过磁力搅拌15min使石蜡与二甲基硅油混合均匀，搅拌结束后静置一段时间(当液态的油凝胶冷却至室温会凝固，经过加热会回复至液态)。

13、优选的，所述步骤3)，恒温温度为60℃，浸入时间为10h。

14、本发明还提供一种如上所述以铝片为基底的多功能超滑移表面在铝片表面防污中的应用。

15、本发明还提供一种如上所述以铝片为基底的多功能超滑移表面在抗结冰物件中的应用。

16、本发明的有益效果如下：

17、1.工艺简单，规避了传统超滑移表面制备需要复杂的纳米孔或纳米线的制备工艺，原料易得，成本低廉，无毒无害，绿色环保；

18、2.制备出的超亲水铝片、超疏水铝片均具有稳定的润湿性；

19、3.该简单、绿色环保的制备方法制备出的超滑移表面同时结合了表面形貌和化学两方面，耐久性优异；

20、4.制备的超滑移表面具有优异的滑动性能，且具有多功能性，具备雾水收集、抗结冰和防污等性能。

21、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.一种以铝片为基底的多功能超滑移表面，其特征在于，所述多功能超滑移表面为铝片为基底，由内至外依次有内层的超疏水内层和外层的多功能超滑移表层，其中，所述铝片表面间隔设置有凹槽，且铝片表面还生成有与纳米花结构。

2.根据权利要求1所述一种以铝片为基底的多功能超滑移表面，其特征在于，所述凹槽的深度为60-70um，宽度为90-100um，长度为90-100um；相邻凹槽之间的间距为130-140um。

3.根据权利要求1所述一种以铝片为基底的多功能超滑移表面，其特征在于，所述多功能超滑移表层的原材料是由石蜡与二甲基硅油组合形成油凝胶，且二甲基硅油与石蜡的质量比为6-12:1，二甲基硅油的粘度为100mpa.s。

4.根据权利要求3所述一种以铝片为基底的多功能超滑移表面，其特征在于，二甲基硅油与石蜡的质量比为8:1。

5.一种根据权利要求1-4任一所述的以铝片为基底的多功能超滑移表面的制备步骤，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述一种以铝片为基底的多功能超滑移表面的制备方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：在完成步骤1)的超亲水铝片表面涂刷一层二甲基硅油，放入鼓风干燥箱中，设置180-200摄氏度10-15分钟，接着将取出的铝片置于异丙醇中超声清洗20分钟，清洗后，自然干燥，即在铝片表面形成二甲基硅油薄膜，获得超疏水表面。

7.根据权利要求5所述一种以铝片为基底的多功能超滑移表面的制备方法，其特征在于，所述油凝胶的制备步骤包括：将一定质量比的石蜡与二甲基硅油放入容器中，再将容器放入加热至60-70℃的油浴锅中，通过磁力搅拌15min使石蜡与二甲基硅油混合均匀，搅拌结束后静置一段时间。

8.根据权利要求5所述一种以铝片为基底的多功能超滑移表面的制备方法，其特征在于所述步骤3)，恒温温度为60℃，浸入时间为10h。

9.根据权利要求1-4任一所述的以铝片为基底的多功能超滑移表面在铝片表面防污中的应用。

10.根据权利要求1-4任一所述的以铝片为基底的多功能超滑移表面在抗结冰物件中的应用。

技术总结本发明涉及一种以铝片为基底的多功能超滑移表面及其制备方法，具体包括通过激光光刻增加铝片表面粗糙度、在沸水浴中制备超亲水表面、吸附硅油获得超疏水表面以及涂覆油凝胶获得超滑移表面。避免了传统的超滑移表面制备需要复杂的纳米孔或纳米线的制备工艺和使用全氟改性剂的制备方法，制备出的具有超滑移表面的铝片片拥有良好的抗粘附能力、表面低表面能、表面张力高，促进了雾滴的快速扩散和冷凝，从而提升了雾水收集的能力和抗结冰能力。技术研发人员：谢尚珍,章华洋,郭志光受保护的技术使用者：湖北大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5